泡沫混凝土在公路路基塌方事故處理中的應用

高國剛

(山西晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

0 引言

泡沫混凝土是水泥混凝土產生以來最大的科技進步之一，具有輕質、保溫、吸聲、耐火、防火、防水等幾十種功能，是迄今為止功能最多的大宗無機輕質材料之一。它的發明與應用，為混凝土開辟了一個特種應用領域。泡沫混凝土將深刻影響我們的生活，造福于社會。泡沫混凝土自問世以來，就得到了工程建設者的重視，將其普遍應用于修建運動場和田徑跑道、園林綠化、軍事機場、防火墻工程等多個方面，還充分利用泡沫混凝土的其他特性，不斷擴大其在建筑工程中的應用，從而加快工程進度，提高工程質量。近年來，特別是到雨季，公路路基塌方事故頻發，嚴重的影響了人民群眾的生產生活秩序。將泡沫混凝土應用于公路路基塌方處理，具有高效快速，不留安全隱患，又能確保公路質量，具有廣闊的應用前景。

1 泡沫混凝土及其在我國發展的現狀

泡沫混凝土(英文名稱:foam concrete)，又稱為發泡水泥、輕質混凝土等，是用機械方法將摻有泡沫劑的水溶液制備成泡沫，加入到含硅質材料、鈣質材料、水及助劑組成的料漿中，經混合攪拌、澆筑成型、蒸汽養護而成的一種輕質多孔混凝土，是一種利廢、環保、節能、低廉且具有不燃性的新型建筑節能材料。

泡沫混凝土具有輕質(密度等級為200 kg/m3～1 200 kg/m3)、良好的保溫隔熱性能(熱阻約為普通混凝土的10倍～20倍)、良好的低彈減震性能、很強的防水及耐久性能、環保性能好、很強的耐沖擊性能等，還具有施工方便，成本低廉的特性，被廣泛的應用于墻體材料中(見圖1，圖2)。

圖1 泡沫混凝土

圖2 泡沫混凝土保溫板

近年來，國內外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發，使其在建筑領域的應用越來越廣。美國、英國、荷蘭、加拿大等歐美國家以及日本、韓國等亞洲國家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將其在建筑工程中的應用領域不斷擴大。我國在泡沫混凝土研究及應用方面起步較晚，現在主要將其應用于屋面泡沫混凝土保溫層現澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質墻板、泡沫混凝土補償地基等方面。隨著我國公路大規模建設的鋪開，泡沫混凝土在其他方面的應用也逐步得到了嘗試，并呈現出快速增長的趨勢。

我國在泡沫混凝土的研究與生產方面取得了巨大進展。2011年是我國泡沫混凝土行業劃時代的一年，開始了泡沫混凝土外墻保溫板及其制品為代表的快速發展階段，實現了我國的泡沫混凝土產業化發展。我國泡沫混凝土全年產量超過1 000萬m3，成為僅次于巖棉板的第二大無機外墻保溫材料，并實現了以天津西客站工程為代表的墻體現澆的規模化推廣應用。經過多年的發展，我國在泡沫混凝土技術研究方面得到新進展。在實驗室研發階段，我國可以制造出60 kg/m3～80 kg/m3的產品;導熱系數最低可達0．04W/(m·K);吸水率已由原來的30%左右降低到5%;200 kg/m3～300 kg/m3抗壓強度，也由原來的0．2MPa～0．3MPa提高到了 0．5 MPa ～1．0 MPa，最高可達 1．2 MPa。在產品生產上，山西省潞城泓鈺節能建材有限公司、遼寧藍光建設集團有限公司、上海法普羅材料技術有限公司等可以生產出密度為100 kg/m3～150 kg/m3產品，泡沫混凝土在密度方面的迅速降低，為其最終取代膨脹聚苯板創造了技術條件。

2 泡沫混凝土路基塌方處理中的應用

在國外，泡沫混凝土被廣泛用于港口的巖墻、屋面邊坡及擋土墻等，就是利用了其良好的輕質性能，降低垂直載荷，也減少了對岸墻的側向載荷，降低了影響邊坡穩定的作用力，從而增進路堤邊坡的穩定性。同理，將其應用于路基塌方處理是可行的。

在我國，公路路基塌方事故頻發，特別是在雨季。大部分的塌方事故原因主要是由于一段時間內暴雨及持續降雨，導致雨水大量聚集，由于排水不暢，造成部分水體直接進入公路路堤，一方面填料及路基土層變軟，一方面雨水直接沖刷路基，造成路基強度支撐能力降低，從而導致路基塌方事故的發生。使用泡沫混凝土快速處理路基塌方事故，主要有以下優勢:不留安全隱患;確保公路質量;成本低，經濟適用。使用泡沫混凝土進行路基塌方處理，主要是利用泡沫混凝土路堤的輕質性能提高路堤邊坡的穩定性，并對相關的排水設施，路面及安全防護措施進行恢復。施工方案是:采用泡沫混凝土路堤及固角擋墻進行塌方路面恢復。施工材料及主要機具:發泡劑，水泥(普通硅酸鹽水泥42．5級或32．5級，還可使用快硬硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥)，一級粉或者二級粉煤灰、礦渣微粉等活性摻合料，發泡機，專用水袋，磅秤，手推車，稀釋容器，平鍬，尖鐵鍬，刮杠，木抹子，膠皮水管，鋼絲刷等。

施工流程:1)清理坍塌的松土及其他雜物。在清理松土過程中，必須自上而下一次性清除。2)再將現狀地面挖成臺階狀，陡率不能超過1∶1(見圖3)。3)澆筑泡沫混凝土路堤。4)完善排水系統。

泡沫混凝土施工是一種新型的施工工藝，對施工材料要求較高，要滿足泡沫混凝土的抗壓強度，流動度及氣泡穩定性的要求。在施工中，必須高度重視施工原材料的質量問題。

在施工中，要注意以下要點:1)在泡沫混凝土層原路堤之間鋪墊橫向排水墊層，以利于路堤內滯留雨水的排出。2)路基基礎頂部預留鉚釘，以增強與泡沫混凝土路堤的連接，提高橫向抗滑儲備。3)施工時，采用樁基固角，徹底消除路基整體向外側發生位移的可能(見圖4)。4)還可以在泡沫混凝土中加入玻璃纖維型，提高混凝土的抗壓和抗折強度，抑制了早期干縮開裂。5)處理路段與未處理路段路面結構采用臺階式連接，并在接縫處鋪設聚酯纖維布來提高韌性，防止開裂。6)如填筑體長度大于15 m時，必須設置變形伸縮縫。7)在施工中，泡沫混凝土澆筑自下而上，澆筑一層，等強度達到要求后，再澆筑下一層，依此類推。固化前，應避免對混凝土的擾動。8)如遇到大雨或者連陰雨時，應對未固化的混凝土表層采取遮擋措施。當繼續澆筑時，應對經雨水浸泡的表層進行鏟除后再澆筑。9)施工中做好防水工作，設置臨時排水設施。

圖3 高速塌方段使用泡沫混凝土處理現場

圖4 公路塌方段使用泡沫混凝土處理現場

3 泡沫混凝土存在的缺陷

經過多年的發展，泡沫混凝土還存在以下缺陷:1)強度偏低，一般低于2．0 MPa，有的甚至不足1．0 MPa。2)開孔率偏高，影響了泡沫混凝土的保溫性能。3)開裂、吸水，硬化泡沫混凝土表面開裂，導致吸收大量外來水分。

在我國，隨著在科研上投入的不斷增加，泡沫混凝土技術的迅猛發展，在克服上述缺陷上取得了巨大成就。如中科筑誠已經將500 kg/m3泡沫混凝土的強度提高到2．5 MPa;北京鴻銳嘉已經將180 kg級別泡沫混凝土開孔率控制在10%以下。

4 結語

泡沫混凝土作為一種新型的建筑材料，具有良好的工程應用性能。將泡沫混凝土應用于路基塌方處理，施工簡單快速，能夠有效提高路基穩定性，縮短工程工期，降低工程成本，達到質量保證的效果，還不會產生污染，具有良好的經濟效益和社會效益。同時由于其固有缺陷，還需要進一步加強以下方面的研究:1)進一步降低成本，研究更加簡單可靠的泡沫混凝土生產工藝。2)進一步研究影響泡沫混凝土性能的因素，著力于提高其強度及控制氣泡開孔率。3)進一步擴大其應用范圍。

［1］徐仁貴，黃天元．泡沫混凝土在高速公路搶險工程中的應用［J］．交通世界，2011(11):35-37．

［2］王娜娜，崔建鑫．泡沫混凝土的研究及其在道路工程中的應用［J］．城市建設理論研究，2012(14):58-60．

［3］呂錫嶺．泡沫混凝土拓寬路基的差異沉降研究［J］．水文地質工程地質，2012(3):59-62．